文章來源：科技日報 發布時間：2021-04-27
4月(yue)24日，是第(di)五(wu)個“中國航天日”。回望(wang)50年前，即1970年4月(yue)24日，我國自(zi)主研制(zhi)并成功發射了第(di)一顆人造地(di)球(qiu)衛星(xing)——“東方紅一號”，由此成為世界上第(di)五(wu)個自(zi)行研制(zhi)和發射人造衛星(xing)的國家。
半個世紀以來，中國航(hang)天事業(ye)闊(kuo)步(bu)前(qian)行。據統計，截至2019年，我國共(gong)發射各類航(hang)天器500多個，在(zai)軌運行的超(chao)過300個。諸多空間(jian)技(ji)術成果(guo)為推動國防(fang)現代化建設、國民經濟發展(zhan)和科技(ji)進步(bu)做出了重大貢獻(xian)。
當前(qian)，中國(guo)的人造(zao)衛星隊伍正在不斷壯(zhuang)大，在這個特殊的日子里，讓我們跟隨專家回望中國(guo)衛星50年發展歷程。
技術儲備，為航天發展奠定基礎
中國(guo)航天(tian)科技集團五(wu)(wu)院（以下簡(jian)稱五(wu)(wu)院）總(zong)體部宇航協外任務領域總(zong)設(she)計(ji)師范含林(lin)介紹，“東方紅一(yi)號”的(de)研制工作(zuo)最早(zao)啟動于(yu)1958年，由此開始，我(wo)國(guo)衛星發展進入(ru)了技術準(zhun)備階(jie)段。
1958年(nian)5月17日(ri)，毛(mao)澤東主席在黨的八大二次(ci)會(hui)議上宣布：“我們也要(yao)搞人造衛星！”時任國務院(yuan)(yuan)副總理聶榮(rong)臻馬(ma)上責成中(zhong)國科(ke)學(xue)院(yuan)(yuan)和國防部(bu)第五研(yan)究院(yuan)(yuan)落(luo)實。首顆(ke)人造衛星項目被國家列為1958年(nian)頭號(hao)重點科(ke)研(yan)任務，代號(hao)“581”，錢(qian)學(xue)森受命擔任“581”項目組組長(chang)。
在當時的國際(ji)形勢下，中國想(xiang)造衛(wei)星(xing)，只能自力更生(sheng)。但那時我(wo)國科(ke)研條件十分有限，白手起家的道路舉步維艱(jian)，加(jia)上(shang)受各方因素影響，研制工(gong)作(zuo)一度中斷。
1965年(nian)(nian)，中央專門委(wei)員(yuan)會(hui)原(yuan)則批準中國科(ke)學院《關于發展我(wo)國人(ren)造(zao)衛(wei)星(xing)工作的(de)規劃方(fang)案(an)建議》，該報告計(ji)劃在1970年(nian)(nian)至1971年(nian)(nian)發射我(wo)國第一(yi)顆(ke)人(ren)造(zao)衛(wei)星(xing)，命名為“東方(fang)紅一(yi)號”。當(dang)年(nian)(nian)10月，全(quan)(quan)國各科(ke)研院所的(de)頂尖科(ke)學家(jia)齊聚北京友誼賓館(guan)，全(quan)(quan)面論證(zheng)了我(wo)國第一(yi)顆(ke)人(ren)造(zao)衛(wei)星(xing)的(de)方(fang)案(an)。經(jing)過長達42天的(de)激烈討論，會(hui)議確(que)定(ding)了衛(wei)星(xing)的(de)基本方(fang)案(an)，后來這(zhe)個(ge)研制方(fang)案(an)被(bei)凝(ning)練成(cheng)12個(ge)字——“上(shang)得(de)(de)去、抓得(de)(de)住、聽得(de)(de)到(dao)、看得(de)(de)見(jian)”。
“上得去”指(zhi)火箭發射成(cheng)功，并把衛(wei)(wei)(wei)星送入(ru)既定軌道；“抓得住(zhu)”指(zhi)地面(mian)觀測站能夠對衛(wei)(wei)(wei)星進行(xing)實時(shi)跟蹤測量(liang)，并將(jiang)測得的數據(ju)和信(xin)息及時(shi)反(fan)饋給指(zhi)揮中(zhong)心；“聽得到”是指(zhi)衛(wei)(wei)(wei)星能夠在太空(kong)播放(fang)的《東方紅》樂曲(qu)并被地面(mian)收音機接收；“看得見”指(zhi)在地面(mian)上能用肉眼看到衛(wei)(wei)(wei)星。為滿足研(yan)制要求(qiu)，科(ke)研(yan)人員(yuan)用手搖計算器完成(cheng)了(le)(le)大量(liang)計算，將(jiang)冷庫(ku)、庫(ku)房改(gai)造成(cheng)地面(mian)模擬試驗場，因(yin)陋就簡、土法上馬、群策(ce)群力攻克了(le)(le)一道道難關。
“東方紅一號”的設(she)計(ji)壽命為20天(tian)，順(shun)利(li)升空后(hou)，各(ge)種儀器實際的工作時間均超出了設(she)計(ji)要求。其樂音(yin)裝置和短(duan)波發射機連(lian)續工作了28天(tian)，取得了大量工程遙測參數，為后(hou)來衛星設(she)計(ji)和研(yan)制(zhi)工作提供了寶貴(gui)經驗。
毫(hao)無疑問，“東(dong)方(fang)紅(hong)一號”是中國航天(tian)史上的(de)一座豐碑(bei)，其意義遠(yuan)遠(yuan)超出一顆衛(wei)星(xing)本(ben)身。范含(han)林認為，該衛(wei)星(xing)的(de)成功研制為后續航天(tian)發展(zhan)奠定了技(ji)術基礎(chu)，探(tan)索(suo)了工藝流程，培養了人才隊伍(wu)，同時(shi)為中國航天(tian)事(shi)業探(tan)索(suo)和發展(zhan)建(jian)立(li)起了一套完整的(de)體系。
試驗探索，多類型衛星從無到有
隨著“東方紅一(yi)號”發射(she)升空，我(wo)國衛(wei)星事業(ye)發展進入了(le)技(ji)術試驗階段。全國空間(jian)探測(ce)技(ji)術首席科(ke)學(xue)傳播專家(jia)龐之(zhi)浩介紹(shao)，從20世(shi)紀70年(nian)代到80年(nian)代中期，我(wo)國研(yan)制并(bing)發射(she)了(le)首顆(ke)返回式遙感衛(wei)星、試驗性通(tong)信衛(wei)星以及數顆(ke)空間(jian)科(ke)學(xue)與技(ji)術試驗衛(wei)星。
1971年3月3日，我國成功發射(she)“實踐一(yi)號(hao)”衛星(xing)(xing)(xing)，這是我國“實踐”系列科學探測(ce)與(yu)技術試驗(yan)衛星(xing)(xing)(xing)的首(shou)發星(xing)(xing)(xing)，它的主要任務是考驗(yan)太陽電池、鎘鎳電池、輻射(she)式主動(dong)熱控制系統(tong)和遙測(ce)系統(tong)的長期(qi)工(gong)作可靠(kao)性。在(zai)軌(gui)運行期(qi)間(jian)，它還(huan)對空(kong)間(jian)物理環(huan)境進(jin)行了探測(ce)。
“實踐一號”衛(wei)星在空(kong)(kong)間(jian)科學和空(kong)(kong)間(jian)技(ji)術(shu)方面(mian)均做出(chu)了(le)開(kai)創性的貢獻。它開(kai)展(zhan)的高空(kong)(kong)磁(ci)場、宇(yu)宙(zhou)射線和外(wai)熱流等空(kong)(kong)間(jian)物理環(huan)境參數測量，讓我國第一次直接探測到宇(yu)宙(zhou)空(kong)(kong)間(jian)環(huan)境。在長(chang)達8年的在軌(gui)運行期間(jian)，“實踐一號”衛(wei)星進(jin)行的硅太(tai)陽能電池供(gong)電系統、主動式無源熱控制系統等長(chang)壽命衛(wei)星技(ji)術(shu)試(shi)驗，為我國設計(ji)和制造長(chang)壽命衛(wei)星提供(gong)了(le)寶(bao)貴經驗。
大(da)多(duo)數衛(wei)(wei)(wei)星發射入軌后只需在太(tai)空(kong)(kong)工作，不需要(yao)返(fan)(fan)(fan)回地(di)面，返(fan)(fan)(fan)回式衛(wei)(wei)(wei)星卻是例(li)外。早期(qi)由于(yu)技(ji)術限制(zhi)，要(yao)利(li)(li)用底片(pian)(pian)才(cai)能拍攝高清晰度的照(zhao)片(pian)(pian)，必須讓衛(wei)(wei)(wei)星帶同底片(pian)(pian)或者用回收筒將(jiang)底片(pian)(pian)送(song)回地(di)面進行分(fen)析(xi)，因此各航天大(da)國(guo)在軍事偵察及國(guo)土普查中均需利(li)(li)用返(fan)(fan)(fan)回式衛(wei)(wei)(wei)星。后來數據傳(chuan)輸技(ji)術逐漸成熟，可以從衛(wei)(wei)(wei)星上直接傳(chuan)送(song)影(ying)像數據到地(di)面，返(fan)(fan)(fan)回式衛(wei)(wei)(wei)星的用途也演變成開展空(kong)(kong)間試驗，并回收試驗品。
龐(pang)之浩介紹說，我國的返(fan)回(hui)(hui)式(shi)衛(wei)星(xing)(xing)研(yan)制工作始于1966年。在(zai)攻克衛(wei)星(xing)(xing)姿(zi)態控制、再(zai)入防熱、回(hui)(hui)收等技術難(nan)點后，我國于1975年11月(yue)26日發射首顆返(fan)回(hui)(hui)式(shi)衛(wei)星(xing)(xing)。衛(wei)星(xing)(xing)正常運行后，按(an)預定(ding)計劃于12月(yue)2日成功(gong)返(fan)回(hui)(hui)地面。它標(biao)志著我國成為世界上(shang)第三個(ge)掌握衛(wei)星(xing)(xing)回(hui)(hui)收技術的國家(jia)，在(zai)宇航技術的研(yan)究上(shang)取得新的突破。
“東方紅(hong)一號”發射后(hou)不久(jiu)，我國通信(xin)部(bu)門就表(biao)達(da)了對通信(xin)衛星(xing)的(de)迫(po)切需求(qiu)，希望改變我國通信(xin)技術落后(hou)的(de)狀況。1970年6月，五院(yuan)組(zu)織(zhi)隊伍開始了通信(xin)衛星(xing)新技術的(de)研究(jiu)。經過幾年探索，我國確定選用地球靜(jing)止軌道試(shi)驗通信(xin)衛星(xing)方案。
1984年(nian)4月8日，搭載(zai)2臺C頻(pin)段轉發(fa)器(qi)的(de)(de)試驗通信衛(wei)星(xing)“東方(fang)紅(hong)二號(hao)(hao)”成功發(fa)射，邁(mai)出了(le)中國通信衛(wei)星(xing)的(de)(de)第一步，開始了(le)用(yong)我國自主研(yan)發(fa)通信衛(wei)星(xing)進行電視廣(guang)播信號(hao)(hao)傳輸的(de)(de)歷史。此(ci)后我國又發(fa)射多顆采用(yong)“東方(fang)紅(hong)二號(hao)(hao)”小容量(liang)自旋穩定(ding)平(ping)臺的(de)(de)通信衛(wei)星(xing)，大大改變了(le)當時我國邊遠地區收視難(nan)(nan)、通信難(nan)(nan)的(de)(de)狀況。
范含林(lin)表示，這些衛星的研制(zhi)與發射，實現了我國相(xiang)關類型(xing)衛星從無到(dao)有的跨(kua)越。
全面發展，衛星應用百花齊放
20世(shi)紀80年(nian)代后期(qi)，我國衛星發展從技術試驗轉向工程應用(yong)階段(duan)。
幾年間(jian)，五院研制的(de)(de)“風云一(yi)(yi)號(hao)”太陽(yang)同步軌(gui)道氣象衛星(xing)(xing)和“東(dong)方紅二(er)號(hao)”甲(jia)實(shi)用(yong)通信衛星(xing)(xing)相繼成(cheng)功發(fa)射，實(shi)現(xian)了(le)(le)我國衛星(xing)(xing)應(ying)用(yong)領(ling)域拓展(zhan)和實(shi)用(yong)化水平躍升(sheng)的(de)(de)開(kai)(kai)門(men)紅；“資(zi)源(yuan)一(yi)(yi)號(hao)”衛星(xing)(xing)開(kai)(kai)啟了(le)(le)傳輸型遙感(gan)衛星(xing)(xing)的(de)(de)新時(shi)代；“實(shi)踐四號(hao)”衛星(xing)(xing)正式拉開(kai)(kai)了(le)(le)我國以(yi)小衛星(xing)(xing)平臺開(kai)(kai)展(zhan)空間(jian)科學試驗的(de)(de)序幕。
隨著我國(guo)衛(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)通(tong)信事業迅速發展，基于“東方紅二號(hao)”平臺(tai)的(de)通(tong)信衛(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)已不能滿足需要。1986年(nian)(nian)，我國(guo)正(zheng)式啟動(dong)第二代通(tong)信衛(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)——“東方紅三號(hao)”的(de)研制(zhi)工作。龐之浩(hao)介(jie)紹，1997年(nian)(nian)5月12日，“東方紅三號(hao)”衛(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)成功發射，它裝載了(le)(le)24臺(tai)C頻段轉發器(qi)，采用(yong)了(le)(le)許多(duo)當時的(de)前沿技(ji)術，使(shi)中國(guo)通(tong)信衛(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)水(shui)平一下跨(kua)越了(le)(le)20年(nian)(nian)。該衛(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)不僅(jin)解決了(le)(le)國(guo)民經濟(ji)發展對衛(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)通(tong)信服務的(de)迫切需求(qiu)，樹(shu)立起當時我國(guo)衛(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)水(shui)平的(de)標(biao)桿，還帶動(dong)了(le)(le)“天鏈”等多(duo)型通(tong)信衛(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)的(de)蓬勃(bo)發展。
至(zhi)1999年(nian)，我國(guo)不僅(jin)在科學(xue)實驗衛(wei)星(xing)、返回式遙感(gan)衛(wei)星(xing)、地球靜(jing)止軌(gui)道(dao)通信(xin)衛(wei)星(xing)、太陽同(tong)步軌(gui)道(dao)氣象(xiang)衛(wei)星(xing)等應(ying)用衛(wei)星(xing)領域邁向全面應(ying)用，還成功發射并(bing)回收了(le)“神舟一(yi)號”試驗飛船，在若干(gan)重要的衛(wei)星(xing)技(ji)術領域達到較(jiao)高水(shui)平，為(wei)我國(guo)空間(jian)技(ji)術躋(ji)身(shen)世界先進行(xing)列(lie)奠(dian)定了(le)基礎。
進(jin)入21世紀，我國載人航天、北(bei)斗、探月等重大工(gong)程相繼實施，范含林認為，中國衛星技術已進(jin)入全面(mian)發展階段。
如今，我國空間(jian)(jian)技(ji)術繼(ji)續(xu)高歌猛進(jin)。在重大(da)工程方面，載(zai)人航天工程即將(jiang)進(jin)入(ru)空間(jian)(jian)站(zhan)任務飛行(xing)(xing)階段，北斗全(quan)球(qiu)衛(wei)(wei)星(xing)(xing)導航系統即將(jiang)完(wan)成組網，“嫦娥五號”探測(ce)器即將(jiang)實(shi)施月球(qiu)采(cai)樣返回任務。在通信衛(wei)(wei)星(xing)(xing)領(ling)域，“東方紅五號”衛(wei)(wei)星(xing)(xing)平臺(tai)首(shou)發(fa)星(xing)(xing)已成功定點(dian)，該(gai)平臺(tai)將(jiang)帶動我國大(da)型衛(wei)(wei)星(xing)(xing)公用平臺(tai)升(sheng)級換代(dai)，能力跨越式提升(sheng)。在遙感衛(wei)(wei)星(xing)(xing)領(ling)域，“高分”系列(lie)衛(wei)(wei)星(xing)(xing)相繼(ji)發(fa)射，推(tui)動我國空間(jian)(jian)分辨率邁進(jin)亞米級時代(dai)；“風云”“海洋”系列(lie)衛(wei)(wei)星(xing)(xing)均(jun)有多星(xing)(xing)在軌運行(xing)(xing)，技(ji)術指(zhi)標(biao)達到世界先進(jin)水(shui)平，此外，近年(nian)來“悟(wu)空”暗物(wu)質(zhi)粒子(zi)探測(ce)衛(wei)(wei)星(xing)(xing)、“墨子(zi)號”量子(zi)科(ke)(ke)學(xue)實(shi)驗衛(wei)(wei)星(xing)(xing)、“慧(hui)眼”硬(ying)X射線調制望遠(yuan)鏡、“太極一號”空間(jian)(jian)引(yin)力波探測(ce)技(ji)術實(shi)驗衛(wei)(wei)星(xing)(xing)等“科(ke)(ke)學(xue)新星(xing)(xing)”冉冉升(sheng)起(qi)，將(jiang)為科(ke)(ke)學(xue)界仰望星(xing)(xing)空、探索(suo)宇宙(zhou)發(fa)揮重要作用。
延伸閱讀
衛星數(shu)量激增，頻(pin)軌資源“先到先得”
隨著(zhu)第一(yi)顆繞(rao)地(di)球運行的(de)人造(zao)衛星(xing)1957年進入(ru)軌道，人類邁出了通(tong)過發射人造(zao)衛星(xing)連接地(di)球和(he)宇宙的(de)第一(yi)步，這極大地(di)激發了人類探索太空的(de)熱(re)情。隨著(zhu)衛星(xing)數量的(de)猛增(zeng)，衛星(xing)頻軌資源也成為了各(ge)國競爭(zheng)的(de)焦點。
衛(wei)(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)頻軌是指衛(wei)(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)電臺使用(yong)的(de)(de)頻率和衛(wei)(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)所(suo)處(chu)的(de)(de)空間軌道位置，是衛(wei)(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)應用(yong)產業發展的(de)(de)基(ji)(ji)本要素，既是全人類所(suo)共有(you)的(de)(de)自然(ran)資(zi)源，也是所(suo)有(you)衛(wei)(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)系統(tong)建立的(de)(de)前提和基(ji)(ji)礎以及衛(wei)(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)系統(tong)建成后能否正(zheng)常工作的(de)(de)必要條件。
衛(wei)星(xing)頻(pin)率主要(yao)(yao)指(zhi)無(wu)線(xian)(xian)(xian)電(dian)(dian)頻(pin)譜用(yong)于空間無(wu)線(xian)(xian)(xian)電(dian)(dian)業務的部分。任何(he)衛(wei)星(xing)系(xi)統的信息感知、信息傳(chuan)輸以及測控單元，都需要(yao)(yao)使用(yong)電(dian)(dian)磁頻(pin)譜。不同(tong)的頻(pin)段傳(chuan)播損耗不同(tong)，其(qi)(qi)中(zhong)在(zai)0.3—10GHz頻(pin)段間損耗最(zui)少(shao)，被稱為“無(wu)線(xian)(xian)(xian)電(dian)(dian)窗(chuang)口(kou)”；在(zai)30GHz附(fu)近頻(pin)段損耗相對較小，通常被稱為“半透明無(wu)線(xian)(xian)(xian)電(dian)(dian)窗(chuang)口(kou)”。目前，各類衛(wei)星(xing)應用(yong)也主要(yao)(yao)使用(yong)這些頻(pin)段，其(qi)(qi)他頻(pin)段相對損耗較大。
人造地球(qiu)(qiu)衛星軌(gui)(gui)道(dao)(dao)(dao)按離(li)地面的(de)高(gao)度(du)可分為低軌(gui)(gui)道(dao)(dao)(dao)、中軌(gui)(gui)道(dao)(dao)(dao)和高(gao)軌(gui)(gui)道(dao)(dao)(dao)。若軌(gui)(gui)道(dao)(dao)(dao)過(guo)高(gao)，航(hang)(hang)天器(qi)將進入或(huo)接(jie)近地球(qiu)(qiu)輻(fu)射帶；若軌(gui)(gui)道(dao)(dao)(dao)過(guo)低，殘余大(da)氣阻(zu)力明顯(xian)增加，將大(da)大(da)提高(gao)保持航(hang)(hang)天器(qi)軌(gui)(gui)道(dao)(dao)(dao)的(de)推進劑(ji)消耗量(liang)。大(da)部分通信(xin)衛星會運(yun)行在高(gao)軌(gui)(gui)道(dao)(dao)(dao)，即赤道(dao)(dao)(dao)上空(kong)約(yue)3.6萬千米處的(de)地球(qiu)(qiu)靜止軌(gui)(gui)道(dao)(dao)(dao)，以保證連續(xu)通信(xin)。
頻(pin)軌資(zi)(zi)源(yuan)(yuan)是一(yi)種有(you)限(xian)的(de)、不可再(zai)生的(de)自然資(zi)(zi)源(yuan)(yuan)，而(er)且衛(wei)星(xing)軌道位于世(shi)界各國共處的(de)宇(yu)宙空(kong)間，是全人類共有(you)的(de)國際資(zi)(zi)源(yuan)(yuan)，隨著衛(wei)星(xing)數目不斷增長，衛(wei)星(xing)頻(pin)軌資(zi)(zi)源(yuan)(yuan)供需(xu)矛盾日益突(tu)出已成為不爭的(de)事實。
目前(qian)，頻(pin)(pin)軌(gui)資(zi)(zi)源(yuan)(yuan)(yuan)的(de)獲取(qu)須依據國(guo)(guo)際(ji)(ji)電聯制定的(de)規則(ze)進(jin)行開發利用(yong)，頻(pin)(pin)軌(gui)的(de)使用(yong)必(bi)須進(jin)行國(guo)(guo)際(ji)(ji)協調(diao)。在這(zhe)種方式下(xia)，各(ge)國(guo)(guo)首先(xian)(xian)根據自身需要(yao)，依據國(guo)(guo)際(ji)(ji)規則(ze)向國(guo)(guo)際(ji)(ji)電聯申(shen)報(bao)所需要(yao)的(de)衛星頻(pin)(pin)軌(gui)資(zi)(zi)源(yuan)(yuan)(yuan)，先(xian)(xian)申(shen)報(bao)的(de)國(guo)(guo)家具有優先(xian)(xian)使用(yong)權；然(ran)后，按照申(shen)報(bao)順序確(que)立(li)的(de)優先(xian)(xian)地位次序，相(xiang)關國(guo)(guo)家之間要(yao)遵照國(guo)(guo)際(ji)(ji)規則(ze)開展國(guo)(guo)際(ji)(ji)頻(pin)(pin)率干(gan)(gan)擾談判，后申(shen)報(bao)國(guo)(guo)家應(ying)采取(qu)措施，保障不對先(xian)(xian)申(shen)報(bao)國(guo)(guo)家的(de)衛星產生(sheng)有害干(gan)(gan)擾。隨(sui)著資(zi)(zi)源(yuan)(yuan)(yuan)申(shen)報(bao)的(de)數量越來越多，國(guo)(guo)際(ji)(ji)談判難度也(ye)越來越大。衛星生(sheng)產周期通(tong)常只(zhi)需一年半(ban)左右，而獲取(qu)頻(pin)(pin)軌(gui)資(zi)(zi)源(yuan)(yuan)(yuan)的(de)談判則(ze)需要(yao)幾年甚至更長時間。
美(mei)國、俄(e)羅(luo)斯(si)等航天強國從20世紀五(wu)六十年(nian)代就已(yi)向國際(ji)電聯申報并(bing)依照國際(ji)程序獲取了(le)大(da)量(liang)的頻軌(gui)資源(yuan)，以支撐其數量(liang)龐大(da)的衛星(xing)系統，這也導致目(mu)前(qian)很多好用的頻段和軌(gui)道位(wei)置都已(yi)被(bei)占用，再想從中分得一(yi)杯羹實(shi)屬(shu)不易。
【責任編(bian)輯：趙藝涵】